Contrôle Commun  N° 01

L'acide nitrique.

Traitement de l'hypokaliémie.

Il ne faut pas perdre l'équilibre.

Les aventures d'un mobile autoporteur.

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Exercice 1 : L’acide nitrique.

Une solution S d’acide nitrique a une densité d = 1,42. Son pourcentage massique

 a pour valeur P = 69,0 %.

1)- Déterminer la valeur de la concentration C de cette solution S.

2)- L’acide nitrique est constitué de molécules polaires. Écrire l’équation de

dissolution de l’acide nitrique dans l’eau.

3)- À partir de cette solution S, on prépare par dilution, une solution S’ de

 concentration C’ = 2,00 mol / L.

Déterminer la concentration molaire des ions présents dans la solution S’.

4)- On fait réagir à température et pression constante un volume V’ = 50,0 mL de

 la solution S’ avec une masse m = 0,960 g de magnésium (métal de formule Mg).

Un dégagement de dihydrogène a lieu. L’équation de la réaction chimique est la

 suivante :

Mg (s)        +   2 H +(aq)    →      Mg 2+(aq) +    H2 (g)

a)-   Déterminer les quantités de matière des réactifs.

b)-   Établir un tableau d’avancement, déterminer l’avancement maximal xmax et en

 déduire le réactif limitant de la réaction.

c)-   Déterminer le volume V (H2) de dihydrogène dégagé sous la pression

P = 1,105 x 10 5   Pa et à la température θ = 24 ° C.

d)-   Faire un bilan de matière et déterminer la concentration des ions présents en

fin de réaction.

 Exercice 2 : Traitement de l’hypokaliémie.

L’hypokaliémie désigne une carence de l’organisme en élément potassium ; 

Pour compenser rapidement cette carence, on peut utiliser une solution de

 chlorure de potassium injectable par voie intraveineuse : 

Le chlorure de potassium Lavoisier ® par exemple, est proposé en ampoules de

20,0 mL contenant m gramme(s) de KCl.

Pour déterminer cette masse m, on dispose d’une solution étalon S de chlorure de

 potassium de concentration = 10,0 mmol / L et d’un montage conductimétrique.

L’expérience est réalisée à 25 ° C.

1)- Pour étalonner la cellule conductimétrique, on prépare, à partir de S,

5 solutions filles.

a)-   Décrire le protocole expérimental permettant de préparer un volume

V2 = 50,0 mL d’une solution de chlorure de potassium de concentration

C 2 = 2,00 mmol / L, à partir de la solution S.

b)-   Le tableau suivant fournit la conductance des différentes solutions :

Solution

S1

S2

S3

S4

S5

S

C

(mmol / L)

1,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,0

G  

(mS)

0,280

0,560

1,16

1,70

2,28

2,78

-        Tracer la courbe G = f (C). Conclure.

Échelle : 1 cm 0,5 mmol / L et 1 cm 0,2 mS

2)- Exploitation :

a)-   On mesure, avec ce montage, la conductance de la solution de l’ampoule. 

On obtient la valeur G a = 0,293 S.

Peut-on déterminer la concentration en chlorure de potassium de l’ampoule

injectable grâce à cette courbe ? 

Justifier la réponse.

b)-   Compte tenu des valeurs de Ga et GS, quel est le facteur de dilution minimal à

utiliser ?

3)- Le contenu de l’ampoule a été dilué 200 fois.

La mesure de sa conductance donne : Gd = 1,89 mS. 

En déduire la valeur de la concentration. C d de la solution diluée puis celle Ca de

 la solution de l’ampoule. 

Calculer la valeur de la masse m de KCl. Masse molaire du KCl :

M (KCl) = 74,6 g / mol.

4)- La cellule conductimétrique a pour surface S = 2,00 cm2 et pour distance entre

 les électrodes = 1,00 cm .

a)-   Déterminer la valeur de la conductivité σ4  de la solution S4.

b)-   En déduire la conductivité molaire ionique de l’ion chlorure Cl

Donnée : conductivité molaire ionique de l’ion potassium :

K + : λ (K + ) = 73,5 x 10 –  4 S.m2.mol– 1.

 Exercice 3 : Il ne faut pas perdre l’équilibre.

On considère deux sphères métalliques quasi

 ponctuelles A et B de même masse m :

-    La sphère A est suspendue à un fil

 inextensible attaché à un support ;

La sphère A porte la charge électrique q :

-    La sphère B est au bout d’une tige isolante

 fixée sur un support ; La sphère B porte la

 charge électrique q’ négative.

-    Les centres des sphères A et B sont alignés

 horizontalement.

-    Les deux sphères sont en équilibre.

1)- Faire le bilan des forces s’exerçant sur la

 sphère A.

Représenter ces forces en respectant leur

 direction, leur sens et leur point d’application

(on néglige l’action de l’air)

Échelle : 0,10 N 1,0 cm

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2)- Déterminer graphiquement :

la valeur de la tension du fil et la valeur de la force d’interaction électrique.

3)- En déduire la valeur de la charge q’ portée par la sphère B.

Données : m = 50,0 g : g = 10 N / kg ; q = 0,60 μC ; AB = 10,0 cm ;

constante électrique k = 9,0 x 10 9  S.I et α = 40,0 °.

 Exercice 4 : Les aventures d’un mobile autoporteur.

On réalise l’expérience suivante au lycée : un mobile autoporteur, attaché à un

 ressort dont une extrémité est fixe, est lancé sur une table plane et horizontale.

 L’enregistrement des positions successives prises par le centre d’inertie G du

mobile est représenté sur le document joint, à l’échelle ½. 

L’intervalle de temps entre deux positions consécutives est τ = 60 ms. 

On suppose que les frottements sont négligeables.

1)- Faire un bilan détaillé des forces extérieures exercées sur le mobile

(on négligera la poussée d’Archimède due à l’air devant les autres forces).

2)- Montrer que la résultante des forces extérieures exercées sur le mobile est

égale à la tension du ressort .

3)- Déterminer les valeurs du vecteur vitesse du point mobile G, aux instants où le

 point G passe par les positions M 8 et M 10

Tracer les vecteurs vitesses correspondants sur le

document 1 (échelle : 1 cm 0,10 m / s).

4)- Faire la construction nécessaire sur le document 2, pour déterminer la

 direction et le sens de la tension du ressort  lorsque G passe en M 9

Expliquer et justifier la construction et la réponse.

Donnée : g = 10 N / kg 

Document à rendre avec la copie                                                                          Nom :

 

 

Document 1 :

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Document 2 :

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